JP2013235330A

JP2013235330A - 光ビーコン、及び路車間通信システム

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Publication number: JP2013235330A
Application number: JP2012105958A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Asao; 啓貴浅尾; Koji Hayama; 幸治葉山
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-11-21

Abstract

【課題】通信速度の低下を抑制しつつ、道路進行方向及び幅方向に車載機の位置標定が可能な光ビーコン、及び路車間通信システム提供する。
【解決手段】本発明の路車間通信システムは、車載機２からのアップリンク光を受光する受光部３０と、受光部３０における車載機２からのアップリンク光の受光位置に基づいて、前記アップリンク光が車載機２によって送信されたときの当該車載機２の道路Ｒ上の位置を特定する位置特定部７ａと、を備えた光ビーコン４を有している。受光部３０は、アップリンク光の受光位置を検出可能な光位置検出素子４０を複数並べて構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、光信号を用いて路車間通信を行う光ビーコン、及び路車間通信に関する。

路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。
このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能である。具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信される。

逆に、光ビーコンからは、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が車載機に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
このため、光ビーコンは、車載機との間で光信号を送受信するビーコンヘッド（投受光器）を備え、投受光器には、ビーコン制御機から入力された送信信号を発光ダイオードに入力してダウンリンク光を送出する光送信部と、フォトダイオードが受光した光信号を電気信号に変換してビーコン制御機に出力する光受信部が搭載されている。

上記路車間通信システムでは、光通信を利用して車載機を搭載した車両の位置について、光ビーコンに位置標定を行わせることで、車両、車両のドライバに対して、下流側の交通状況に応じた安全運転支援を行う場合がある。

車両（車載機）の位置標定の方法としては、光受光部のフォトダイオード（以下、ＰＤともいう）を道路進行方向に複数に分割したものを用いることで、アップリンク情報を受光可能な道路上の通信領域を道路進行方向に沿って複数の分割領域に分割し、車載機によるアップリンク情報の送信位置を複数の分割領域単位で特定することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−２６８９２５号公報特開２０１０−３３５８１号公報

上記従来の位置標定方法では、車載機の位置を複数の分割領域単位でしか特定できないので、道路進行方向の位置標定しかできない。このため、例えば、アップリンク情報の受光と同時に、当該アップリンク情報の受光位置に対して道路幅方向に離れた位置に太陽光による反射光等のノイズを受光したとしても、アップリンク情報とノイズとが、道幅方向に離間している全く別の光であることを認識できず、アップリンク情報をノイズとともに受光してしまうことがあった。

そこで、素子面内で光信号を受光したときのその受光位置を検出することができる光位置検出素子を用いて受光部を構成することが考えられる。この光位置検出素子（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）は、光信号をデータとして受信しつつ、その素子面内で受光した光の受光位置を検出することができる。よって、アップリンク情報を受光可能な道路上の通信領域を、光位置検出素子の素子面に対応付けて設定し、当該通信領域から送信されるアップリンク情報を受信すれば、道路進行方向への位置標定に加えて道路幅方向への位置標定も可能となり、前記ノイズを排除することができる。

ところで、近年の路車間通信の高度化に伴って、通信速度の高速化の要請が高まっており、上記のようにノイズを排除すべく２次元的に位置標定しつつも、通信速度についてもより高速化を図る必要がある。
そのために、上記光位置検出素子の応答速度を高速化することが考えられるが、光位置検出素子の構造上、その応答速度と、素子面の面積との間には相関関係が有り、応答速度の高速化を図るためには、素子面の面積を小さくする必要があった。
しかし、素子面の面積は、道路上に必要な範囲の通信領域が確保できる大きさ以上に設定する必要があるため、十分な応答速度が得られる程度に素子面の面積を小さくすることができず、通信速度の高速化を困難にしていた。
このように、上記光位置検出素子を用いれば、位置標定については高い機能を付与することができるが、通信速度については高速化が困難になるという問題を有していた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、通信速度の高速化を図りつつ、道路進行方向及び幅方向に車載機の位置標定が可能な光ビーコン、及び路車間通信システム提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための本発明は、車両の車載機の道路上の位置を特定する光ビーコンであって、前記車載機からのアップリンク光を受光する受光部と、前記受光部における前記車載機からのアップリンク光の受光位置に基づいて、前記アップリンク光が前記車載機によって送信されたときの当該車載機の道路上の位置を特定する位置特定部と、を備え、前記受光部は、前記アップリンク光の受光位置を検出可能な光位置検出素子を複数並べて構成されていることを特徴としている。

上記のように構成された光ビーコンによれば、受光部が、光位置検出素子を複数並べて構成されているので、受光部全体を一つの光位置検出素子で構成する場合と比較して、単一の光位置検出素子の面積を相対的に小さくすることができる。この結果、光位置検出素子の受光位置検出の応答速度を高速化でき、アップリンクの実質的な通信速度の高速化を図ることができる。
また、光位置検出素子は、アップリンク光の受光位置を検出できるので、受光部によってアップリンク光が受光可能な道路上の通信領域内における、道路進行方向及び幅方向への車載機の位置標定が可能となる。

（２）上記光ビーコンにおいて、前記複数の光位置検出素子は、前記アップリンク光の受光位置について当該素子上における所定の１次元方向の位置のみを検出するものであることが好ましい。
この場合、例えば、２次元方向の位置を検出可能なものと比較して光位置検出素子の構造が簡易になり、光位置検出素子による受光位置検出の応答速度をより高めることができる。この結果、２次元方向の位置を検出可能な光位置検出素子を用いた場合よりも、アップリンクの実質的な通信速度をより高めることができるとともに、位置検出に要する時間を短縮することができる。

（３）光位置検出素子の位置検出が所定の１次元方向に制限されている場合、受光部における受光位置について２次元的に位置標定するために、前記複数の光位置検出素子は、長辺が前記所定の１次元方向に沿っているとともに矩形状の前記受光部の一辺とほぼ同一寸法とされた長方形状とし、その長辺同士を互いに密接させた状態で前記所定の１次元方向と直交する方向に並べて配置されていることが好ましい。
この場合、光位置検出素子が受光位置検出可能な所定の１次元方向に直交する方向については、アップリンク光の受光位置検出をした光位置検出素子を特定することで行うことができる。

（４）上記の場合、前記複数の光位置検出素子は、前記所定の１次元方向が前記道路の進行方向に沿うように配置されていてもよく、この場合、道路の進行方向におけるアップリンク光の受光位置を詳細に検出でき、道路の進行方向に対して、より精度よく位置標定することができる。

（５）また、前記複数の光位置検出素子を、前記所定の１次元方向が前記道路の幅方向に沿うように配置した場合には、道路の幅方向に対して、位置標定を実行する範囲を制限することが容易となる。この結果、道路幅に応じた調整が容易となる。
また、受光部がアップリンク光の受光を検出してから受光完了に必要な受光期間の間に、受光部において複数の光位置検出素子が検出した受光位置が道路の幅方向に極端にずれた場合、受光部はノイズを受光している可能性が高い。よって、本構成によれば、複数の光位置検出素子が道路の幅方向に沿って配置されているので、各光位置検出素子が検出した検出位置における道路の幅方向のずれを容易に検知でき、ノイズの検知及びその除去が容易となる。

（６）前記位置特定部は、前記複数の光位置検出素子の内、一の光位置検出素子が前記アップリンク光の受光を検出してから所定の期間の間に、前記一の光位置検出素子に隣接する他の光位置検出素子で受光が検出されたとき、前記一及び他の光位置検出素子それぞれが検出する受光位置に基づいて前記受光部における受光位置を特定することが好ましい。
この場合、受光期間の間に互いに隣接する２つの光位置検出素子が共にアップリンク光を検出した場合にも、適切に受光部における受光位置を特定することができる。
なお、上記所定の期間とは、複数の光位置検出素子の内、一の光位置検出素子がアップリンク光の受光を検出してから受光完了に必要な受光期間であることがある。

（７）また、前記位置特定部は、光位置検出素子の受光位置検出が所定の１次元方向に制限されている場合、前記一及び他の光位置検出素子それぞれが検出する受光位置と、その検出時の受光レベルとに基づいて前記受光部における受光位置を特定することができる。
これによって、所定の１次元方向の受光位置については、前記一及び他の光位置検出素子による位置検出によって特定し、１次元方向と直交する方向の受光位置については、前記一及び他の光位置検出素子それぞれが受光位置を検出したときの受光レベルによって特定することができる。

（８）また、一の光位置検出素子がアップリンク光の受光を検出している場合において、一及び他の光位置検出素子それぞれが検出する受光位置が、極端に離れている場合、他の光位置検出素子による受光は、太陽光の反射光といったノイズによるものである可能性が高い。よって、前記位置特定部は、前記一及び他の光位置検出素子それぞれが検出する受光位置が、互いに所定の第１の閾値以上離れている場合、前記受光部における受光位置の特定を中止してもよく、又は、前記他の光位置検出素子が検出した前記所定の第１の閾値以上離れている受光位置以外の位置情報に基づいて前記受光位置を特定してもよい。この場合、受光部における受光位置の特定を中止することで、精度の低い位置標定を行うのを抑制することができ、又は、ノイズの可能性が高い検出結果が、位置標定に反映されるのを抑制でき、位置標定の精度を高めることができる。

（９）また、一の光位置検出素子がアップリンク光の受光を検出している場合において、互いに隣り合っていない光位置検出素子によって受光が検出される場合、一の光位置検出素子と隣り合っていない光位置検出素子の受光は、アップリンク光ではなくノイズである可能性が高い。
したがって、前記位置特定部は、前記複数の光位置検出素子の内、一の光位置検出素子が前記アップリンク光の受光を検出してから所定の期間の間に、前記一の光位置検出素子に隣接していない光位置検出素子で受光が検出されたとき、前記受光部における受光位置の特定を中止してもよく、又は、前記一の光位置検出素子に隣接していない光位置検出素子が検出した受光位置以外の位置情報に基づいて前記受光位置を特定してもよい。これにより、受光部における受光位置の特定を中止することで、精度の低い位置標定を行うのを抑制することができ、又は、ノイズの可能性が高い検出結果が、位置標定に反映されるのを抑制でき、位置標定の精度を高めることができる。

（１０）上記と同様に、前記受光部が前記アップリンク光の受光を検出してから所定の期間の間に、前記受光部において前記複数の光位置検出素子が検出した受光位置が道路の幅方向に極端にずれた場合、受光部は、ノイズを受光している可能性が高い。よって、前記位置特定部は、前記受光部が前記アップリンク光の受光を検出してから所定の期間の間に、前記受光部において前記複数の光位置検出素子が検出した受光位置が道路の幅方向に所定の第２の閾値以上にずれた場合、前記受光部における受光位置の特定を中止してもよく、又は、前記所定の第２の閾値以上にずれた位置として検出された受光位置以外の位置情報に基づいて前記受光位置を特定してもよく、この場合も、受光部における受光位置の特定を中止することで、精度の低い位置標定を行うのを抑制することができ、又は、ノイズの可能性が高い検出結果が、位置標定に反映されるのを抑制でき、位置標定の精度を高めることができる。

（１１）また、前記光位置検出素子は、当該光位置検出素子の素子面において対向する一対の端縁に沿ってそれぞれ設けられるとともに前記アップリンク光を受光したときに生じる電気信号を出力する一対の出力電極を有し、前記一対の出力電極それぞれが出力する電気信号に基づいて、前記素子面における前記アップリンク光を受光したときの受光位置を、前記一対の端縁間の位置として特定するものであってもよく、この場合、一対の端縁の間の位置を精度よく特定することができる。

（１２）また、本発明は、上述の光ビーコンと、前記光ビーコンとアップリンク光による無線通信を行う車載機と、を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、通信速度の高速化を図りつつ、道路進行方向及び幅方向に車載機の位置標定を可能とすることができる。

本発明の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。本実施形態の光ビーコンの設置部分を上から見た道路の平面図である。光ビーコンの通信領域を示す側面図である。通信領域で行われる従来の通信手順を示すシーケンス図である。（ａ）は、光受信部と、道路Ｒ上に設定されるアップリンク領域との位置関係を示した側面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）中のアップリンク領域が設定された道路の上面図である。受光部の構成を示す図である。スポット光を受光したときの受光面の一部拡大図である。（ａ）は、スポット光Ｓ４が第１光位置検出素子に受光されてから、受光期間の間に第２光位置検出素子によってスポット光Ｓ５が受光された場合、（ｂ）は、スポット光Ｓ６及びＳ７が、受光期間の間に受光された場合を示す図である。本発明の他の実施形態に係る路車間通信システムにおける、道路上に設定されたアップリンク領域を示す図である。本発明のさらに他の実施形態に係る路車間通信システムの受光部の構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する車両２０に搭載された車載機２とを備えている。

交通管制システム１は、交通管制室等に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを備え、光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で無線通信を行うことができる。
光ビーコン４は、ビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図１では４つ）のビーコンヘッド（投受光器ともいう。）８とを有している。

ビーコン制御機７は、インフラ側の通信部６に接続されており、通信部６は電話回線等の通信回線５によって中央装置３と接続されている。
通信部６は、例えば、信号灯器の灯色を制御する交通信号制御機や、インフラ側における交通情報の中継処理を行う情報中継装置等より構成することができる。

本実施形態の光ビーコン４は、全二重通信方式を採用している。すなわち、後述のビーコン制御機７は、光送信部１０に対するダウンリンク方向の送信制御と、光受信部１１に対するアップリンク方向の受信制御とを同時に行うことができる。
これに対して、本実施形態の車載機２は、半二重通信方式を採用している。すなわち、後述の車載制御機２１は、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御とを同時には行わない。

なお、光送信部２３に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部２４に対するダウンリンク方向の受信制御は同時に行われていても良いが、実態として、どちらかのみしか機能しないように構成されているものとする。すなわち、アップリンクの送信中にはダウンリンクを受信することが困難な構成である。

〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４のビーコンヘッド８は、電気光変換が可能な光送信部１０と、光電気変換が可能な光受信部１１とを筐体の内部に有している。
このうち、光送信部１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）をダウンリンク領域ＤＡ（図３参照）に送出する発光素子を有し、光受信部１１は、アップリンク領域ＵＡ（図３参照）にある車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。

光送信部１０は、ビーコン制御機７から送出される下りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をダウンリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とから構成されている。
光受信部１１は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。

図２は、本実施形態の光ビーコン４の設置部分を上から見た道路Ｒの平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた複数のビーコンヘッド８と、これらのビーコンヘッド８を一括制御する制御部である１台のビーコン制御機７とを備えている。

ビーコン制御機７は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、通信部６（図１参照）を介した中央装置３との双方向通信と、車載機２との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、ビーコン制御機７は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。
また、ビーコン制御機７は、車載機２との光通信を利用して当該車載機２を搭載した車両の位置標定を行い、この位置標定に関する情報を車載機２に提供する機能を有している。この位置標定に関する情報は、車載機２によって、車両、及び車両のドライバに対する安全運転支援に用いられる。

ビーコン制御機７は、道路脇に立設した支柱１３に設置されている。また、各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
ビーコンヘッド８の発光素子は、車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。

〔光ビーコンの通信領域〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、ダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、アップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。

このうち、ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８が送出するダウンリンク方向の光信号を、車載機２の投受光器である車載ヘッド２２にて受信できる領域であり、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、地上１ｍ高さの位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲である。
また、アップリンク領域ＵＡは、車載ヘッド２２が送出するアップリンク方向の光信号を、ビーコンヘッド８にて受信できる領域であり、上記投受光位置ｄと、地上１ｍ高さの位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲である。

従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図３の右側部分）に重複している。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは、通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。
ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法は、光ビーコンに関する規約によって規定されている。

例えば、一般道向けの光ビーコンの場合、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａが、ビーコンヘッド８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離が２．１ｍと規定されている。
また、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。

なお、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａを少なくともビーコン直下まで延ばし上流端ｃを上記規定よりも上流側に延ばすことにより、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の範囲が広く設定されている場合もある。

具体的な数値で例示すると、ビーコンヘッド８の真下を０ｍ（原点）として、そこから上流方向を正の方向とした場合、本実施形態のダウンリンク領域ＤＡの範囲（図３の位置ａから位置ｃまでの範囲）は、０〜６．０ｍとなっている。
このようにダウンリンク領域ＤＡを広めに設定すると、車載機２がダウンリンク方向の光信号を受信する確実性が増すとともに、通信時間が長くなるのでダウンリンク方向の通信容量を拡大することができる。

また、本実施形態のアップリンク領域ＵＡの範囲（図３の位置ｂから位置ｃまでの範囲）は、３．４〜６．０ｍとなっており、上流端ｃの位置が従来よりも１．０ｍだけ上流側に拡張されている。
このようにアップリンク領域ＵＡを広めに設定すると、光ビーコン４がアップリンク方向の光信号を受信する確実性が増とともに、通信時間が長くなるのでアップリンク方向の通信容量を拡大することができる。

〔車載機の構成〕
図３に示すように、本実施形態の車載機２は、車載制御機２１と車載ヘッド２２とを備えており、車載ヘッド２２の内部には、光送信部２３と光受信部２４が収容されている。
このうち、光送信部２３は、近赤外線よりなるアップリンク光（アップリンク方向の光信号）を発光する発光素子を有し、光受信部２４は、ダウンリンク領域ＤＡに送出された近赤外線よりなるダウンリンク光（ダウンリンク方向の光信号）を受光する受光素子を有する。

光送信部２３は、車載制御機２１から出力される上りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をアップリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とから構成されている。
光受信部２４は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。

車載制御機２１は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、光ビーコン４との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、車載制御機２１は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、当該ＣＰＵが上記通信制御部として機能する。

更に、車載制御機２１は、アップリンクデータとして、自車両の走行データ（例えば、通過位置と通過時刻を時系列に並べた走行軌跡データであるプローブ情報など）を生成して、光送信部２３にアップリンク送信させる機能も有する。
この場合、アップリンク速度を高速化することで、より多くのプローブ情報（走行軌跡を記録する道路区間を長くしたり、同一道路区間における通過位置と通過時刻の記録密度を高くしたりした情報）を送信することが可能になる。

また、車載制御機２１は、光ビーコン４から与えられる情報に基づいて、車両２０の運転者に対して安全運転支援を行う機能も有する。上述のように、ビーコン制御機７は、車載機２の位置標定を行い、その位置標定に関する情報を当該車載機２に提供する。車載制御機２１は、安全運転支援の機能として、位置標定に関する情報を用いて、下流に位置する停止線までの距離や、当該停止線に到達するまでの時間を表示して、減速を促す通知を行ったり、車両と連係して、前記停止線の手前で停止するように強制的に制動したりといった機能を有している。

〔路車間通信の手順〕
図４は、通信領域Ａで行われる従来の通信手順を示すシーケンス図である。図４では、光ビーコン４から送出される光信号であるダウンリンク情報と、車載機２から送出される光信号であるアップリンク情報とを矢印で示している。
図４において、白丸を付した光信号は、車両ＩＤを含まない情報（車両ＩＤなしの車線通知情報を有するフレーム）であることを示し、黒丸を付した光信号は、車両ＩＤを含む情報（車両ＩＤありの車線通知情報を有する情報）であることを示している。
また、以下の路車間通信の説明では、動作主体が光ビーコン４と車載機２であるとして説明するが、実際の通信制御は、光ビーコン４のビーコン制御機（通信制御部）７と、車載機２の車載制御機（通信制御部）２１が実行する。

図４に示すように、光ビーコン４は、車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられたビーコンヘッド８から、ダウンリンク情報ＤＬ１を所定の送信周期で送信し続けている。この段階では、車線通知情報に車両ＩＤが格納されていない。
車両２０がダウンリンク領域ＤＡに入ると、車載機２が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含むダウンリンク情報ＤＬ１を受信し、車両２０が光ビーコン４の通信領域Ａ内に入ったことを察知する。

この際、車載機２は、車線通知情報に車両ＩＤを格納したアップリンク情報ＵＬ１を生成し、アップリンク送信する。
なお、自機の走行速度や、旅行時間情報などの光ビーコン４に提供すべき情報がある場合には、アップリンク情報ＵＬ１の実データ部にその情報が格納される。

受信フレームのＣＲＣチェック等を経て車両ＩＤを格納したアップリンク情報ＵＬ１が光ビーコン４において正規に受信されると、光ビーコン４は、遅くとも１０ｍ秒以内でダウンリンク切り替えを行ったあと、ダウンリンク情報ＤＬ２の繰り返し送信を開始する。
ダウンリンク切り替えの後に繰り返し送信させる複数のダウンリンク情報ＤＬ２は、先頭部分で連送される複数の折り返しフレーム（黒丸付きのダウンリンク情報ＤＬ２）と、その後に繰り返し送信される所定の提供情報を含むダウンリンク情報ＤＬ２とからなる。
このダウンリンク情報ＤＬ２の繰り返し送信は、前記した所定時間内において可能な限り繰り返される。

車載機２は、光ビーコン４から複数のダウンリンク情報ＤＬ２を受信し、その複数のダウンリンク情報ＤＬ２の中で、自車両の車両ＩＤが記された車線通知情報を含むものがあるか否かを判定する。
車載機２は、その判定結果が肯定的である場合に、光ビーコン４に対する自車両の車両ＩＤのループバックが成功したことを確認し、この時点で自機の通信を送信から受信に切り替える。

逆に、車載機２は、その判定結果が否定的である間は、自車両の車両ＩＤのループバックが成功していないと判断し、自機の通信を送信のままにする。
この場合、車載機２は、例えば、先に送信したアップリンク情報ＵＬ１の送信後所定時間（例えば３０ｍｓ）後に、再びアップリンク情報ＵＬ１を送信する。車載機２は、この再送の動作を車両ＩＤのループバックが成功するまで繰り返す。

〔投受光器の光受信部の構成〕
図５（ａ）は、光受信部１１と、道路Ｒ上に設定されるアップリンク領域ＵＡとの位置関係を示した側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のアップリンク領域ＵＡが設定された道路Ｒの上面図である。なお、図において、道路Ｒの進行方向をｘ方向、道路Ｒの幅方向をｙ方向とする。
ビーコンヘッド８の光受信部１１は、図５（ａ）に示すように、ビーコンヘッド８の内部に配置された基板３１上に実装された受光部３０と、この受光部３０に対して所定の寸法をおいて対向配置された集光レンズ３５とを備えている。
受光部３０は、集光レンズ３５を通過したアップリンク情報ＵＬ１を受光面３２で受光すると、光電変換によって、アップリンク情報ＵＬ１に含まれる情報を電気信号として出力する。

光受信部１１の集光レンズ３５は、焦点ＦＰが、当該集光レンズ１５の斜め下方側に位置するように設定されている。集光レンズ３５は、アップリンク領域ＵＡに位置する車載機２がビーコンヘッド８に向けて送出したアップリンク情報ＵＬ１が受光部３０の受光面３２に対して直交して照射されるように、当該アップリンク情報ＵＬ１を集光、屈折させる。受光部３０は、集光レンズ３５を通過して受光面３２に照射されたアップリンク情報ＵＬ１を受信（受光）する。

すなわち、光受信部１１の受光部３０は、図５（ｂ）に示すように、車載機２が送出するアップリンク情報ＵＬ１を受光可能な道路Ｒ上の領域であるアップリンク領域ＵＡを、受光面３２に対応付けて設定している。
アップリンク領域ＵＡは、受光面３２の輪郭形状を道路Ｒ上に、上下、左右両方向を１８０°反転させた形状で投影するように設定される。つまり、図５（ａ）において、受光面３２の上端縁３２ａが、アップリンク領域ＵＡの下流端である位置ｂに対応するとともに、下端縁３２ｂが、アップリンク領域ＵＡの上流端である位置ｃに対応することとなる。

図６は、受光部３０の構成を示す図である。この図６では、受光面３２を正面視したときを示しており、受光面３２の紙面上側が上端縁３２ａ、紙面下側が下端縁３２ｂとなるように示している。
アップリンク領域ＵＡと、受光面３２の輪郭形状との位置関係は、上述のように、上下、左右両方向が１８０°反転して対応している。よって、受光面３２の紙面左側の側端縁３２ｃは、図５（ｂ）中の道路Ｒ上に設定されたアップリンク領域ＵＡの幅方向一方側の端縁である位置ｆに対応している。また、受光面３２の紙面右側の側端縁３２ｄは、図５（ｂ）中の道路Ｒ上に設定されたアップリンク領域ＵＡの幅方向他方側の端縁である位置ｇに対応している。図６中のｘ方向、ｙ方向を示す矢印は、図５中に示すｘ方向（道路Ｒの進行方向）、ｙ方向（道路Ｒの幅方向）を示す矢印と一致するように記載している。

図６に示すように、本実施形態の受光部３０は、光位置検出素子４０を複数並べて構成されている。なお、図例では、受光部３０が、４つの光位置検出素子（第１〜第４光位置検出素子４０ａ〜４０ｄ）を有している場合を示している。受光部３０は、各光位置検出素子４０を制御するための制御部５０を介してビーコン制御機７に接続されている。制御部５０は、受光部３０に対して動作に必要な電力を供給するとともに、各光位置検出素子４０からの出力を受け付け、ビーコン制御機７に出力する機能を有している。

受光部３０の受光面３２は、光位置検出素子４０の素子面４１を複数並べて構成されており、輪郭形状が矩形とされている。車載機２からのアップリンク情報ＵＬ１は、集光レンズ３５によって集光され、複数の素子面４１によって構成されている受光面３２の一部分にスポット光として照射される。

光位置検出素子４０は、素子面４１にスポット光が照射されると、光起電力効果によって光量に比例して電荷を発生する素子である。各光位置検出素子４０は、素子面４１内でアップリンク情報ＵＬ１を受光すると、その光信号を電気信号に変換し、変換した信号を、制御部５０を介してビーコン制御機７に出力する。
ビーコン制御機７は、各光位置検出素子４０からの信号を合算し、合算した信号を復調することで、アップリンク情報ＵＬ１に格納された各種情報を得ることができる。このようにして、光ビーコン４は、アップリンク情報ＵＬ１を受信し、車載機２との間で光通信を行うことができる。

各光位置検出素子４０は、それぞれ、素子面４１が長方形状に形成されており、その素子面４１の長辺同士を互いに密接させた状態で並べて配置されている。受光部３０は、各光位置検出素子４０の素子面４１の長辺が道路Ｒの進行方向であるｘ方向に沿うように配置されている。なお、本実施形態の素子面４１は、長辺が約９ｍｍ、短辺が約２ｍｍ、受光面３２が、約９ｍｍ×約９ｍｍとされている。

各光位置検出素子４０は、短辺側の両縁部それぞれに沿って設けられた第１出力電極４２及び第２出力電極４３と、図示しない共通電極とを有しており、これら両電極４２，４３、及び共通電極（図示せず）が制御部５０に対して個別に接続されている。各光位置検出素子４０は、受光に基づく電気信号をこれら各電極から制御部５０に出力する。

ここで、光位置検出素子４０は、アップリンク情報ＵＬ１を電気信号に変換するのと同時に、素子面４１内における所定の１次元方向としての長辺に沿う方向（ｘ方向）の位置を検出することができる。
例えば、受光部３０が、アップリンク情報ＵＬ１を図中破線Ｓで示すスポット光として受光したとすると、この受光位置から第１出力電極４２までの距離ｈ１と、受光位置から第２出力電極４３までの距離ｈ２とは、相違することとなる。このとき、光位置検出素子４０が出力する電気信号の電荷は、その距離に逆比例して分割され両出力電極４２，４３から出力される。電極に到達するまでの距離が相対的に長くなればその抵抗値も相対的に大きくなるからである。
これら両出力電極４２，４３それぞれから出力される電流値の差は、素子面４１のｘ方向における受光位置を示している。つまり、光位置検出素子４０は、素子面４１内で受光したスポット光の受光位置を、両出力電極４２，４３の電流値の差として検出することができる。

以上のように、各光位置検出素子４０は、電気信号に変換したアップリンク情報ＵＬ１を出力するとともに、各光位置検出素子４０上における受光位置の検出結果を示す情報を出力する。
各光位置検出素子４０は、受光位置の検出結果を示す情報を、制御部５０を介して、ビーコン制御機７が有する機能部である位置特定部７ａに与える。
位置特定部７ａは、各光位置検出素子４０による受光位置の検出結果を示す情報に基づいて、アップリンク情報ＵＬ１の受信有無の判定、及び受信したアップリンク情報ＵＬ１を送出した車載機２の位置標定を行う。

〔車載機の位置標定について〕
次に、位置特定部７ａが行う、アップリンク情報ＵＬ１を送出した車載機２の位置標定について説明する。
光ビーコン４は、アップリンク情報ＵＬ１を受光することで、当該アップリンク情報ＵＬ１が車載機２によって送信されたときの当該車載機２の道路Ｒ上の送信位置を特定する機能を有している。
光ビーコン４は、前記送信位置を特定し、アップリンク受信から特定した送信位置に関する情報をダウンリンクするまでの経過時間を示す情報とともに車載機２に送信する。光ビーコン４及び車載機２は、光ビーコン４が特定した送信位置と、その情報をダウンリンクするまでの経過時間とに基づいて、車載機２の現時点における位置標定を行うことができる。

本実施形態において、受光部３０に用いられている各光位置検出素子４０は、上述のように、長方形状の素子面４１内で受光したスポット光の長辺に沿う方向の受光位置を両出力電極４２，４３の電流値の差として検出することができる。したがって、位置特定部７ａは、各光位置検出素子４０の検出結果を利用して、アップリンク領域ＵＡ内にてアップリンク情報ＵＬ１が車載機２によって送信されたときの道路Ｒの進行方向（ｘ方向）における送信位置を特定することができる。

一方、各光位置検出素子４０は、長辺側の縁部には出力電極が設けられていないので、ｘ方向のように、素子面４１内でｙ方向における受光位置を検出することはできない。
しかし、受光部３０を構成している複数の光位置検出素子４０は、素子面４１の長辺同士を互いに密接させた状態で並べられることで、図６に示すように所定の１次元方向であるｘ方向と直交するｙ方向に沿って並べて配置されている。
したがって、位置特定部７ａは、ｙ方向、すなわち、道路Ｒの幅方向については、ｙ方向に並ぶ光位置検出素子４０の内のいずれの光位置検出素子４０でアップリンク情報ＵＬ１を受光したかを判定することによって、ｙ方向における車載機２の送信位置を特定することができる。

つまり、アップリンク領域ＵＡは、各光位置検出素子４０ａ〜４０ｄそれぞれによってアップリンク情報ＵＬ１を受光可能な４つの領域に分けられる。本実施形態では、例えば、アップリンク領域ＵＡは、図５（ｂ）に示すように、第１〜第４光位置検出素子４０ａ〜４０ｄに対応する第１〜第４領域ｕａ１〜ｕａ４の４つの領域に分けられる。
位置特定部７ａは、第１〜第４領域ｕａ１〜ｕａ４を基準として、ｙ方向における車載機２の送信位置を特定することができる。

なお、図５（ｂ）では、理解を容易とするために、第１〜第４領域ｕａ１〜ｕａ４を、道路Ｒの幅方向にほぼ均等に分割しているように表した。しかし、受光面３２と、道路Ｒ上のアップリンク領域ＵＡとは互いの面が平行な関係ではなく、かつ、受光面３２の輪郭形状を道路Ｒに向かって放射するように投影しているので、実際には、図５（ｂ）に示すように均等とはならない場合もある。

例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示す道路Ｒ上の点ｅから車載機２がアップリンク情報を送信した場合について説明する。
点ｅから送信されたアップリンク情報ＵＬ１が、図６中、受光面３２上の破線で示すスポット光Ｓとして受光されたとする。この場合、点ｅは、図５（ｂ）に示すように、第２領域ｕａ２に位置するので、図６に示すように、アップリンク情報ＵＬ１は、第２光位置検出素子４０ｂによって受光される。このとき、位置特定部７ａは、第２光位置検出素子４０ｂからの信号を受け取ることで、道路Ｒの幅方向（ｙ方向）における車載機２の送信位置が、第２領域ｕａ２内であることを特定することができる。

一方、道路Ｒの進行方向（ｘ方向）については、第２光位置検出素子４０ｂは、スポット光Ｓの長辺に沿う方向の受光位置を示す情報として、両電極４２，４３の電流値の差として検出する。よって、位置特定部７ａは、この検出結果から、図６中、上端縁３２ａからスポット光Ｓまでの距離ｈ１と、下端縁３２ｂからスポット光Ｓまでの距離ｈ２との比率を得ることができる。
位置ｃから位置ｅまでの距離Ｄ（図５（ａ））と、受光面３２における、距離Ｄに対応する距離ｈ２（図６）との間には、下記式（１）に示す関係が成立する。
Ｄ／Ｌ１＝（ｈ２／Ｔ）× Ｚ・・・・（１）

なお、上記式（１）中のＴは受光面３２の長辺寸法であり、Ｌ１はアップリンク領域ＵＡの車両進行方向の距離（位置ｃから位置ｂまでの距離）である。また、Ｚは補正パラメータであり、受光面３２と、道路Ｒとは、図５（ａ）に示すように互いの面が平行な関係ではないので、距離Ｄと距離ｈ２との値の関係を補正するために乗じている。

以上のように、光ビーコン４を設置する際に、アップリンク領域ＵＡの車両進行方向の距離Ｌ１、及び受光面３２の長辺寸法Ｔを把握しておくことで、位置特定部７ａは、上記式（１）に基づいて、距離Ｄを求めることができる。
さらに、位置特定部７ａは、位置ｃ又は位置ｂの所定の基準位置に対する距離等を特定しておくことで、点ｅの前記基準位置に対するｘ方向における相対位置を特定でき、道路Ｒの進行方向（ｘ方向）における車載機２の送信位置を特定することができる。

〔アップリンク領域を構成する各領域の境界部分の判定について〕
互いに隣接配置されている各光位置検出素子４０の素子面４１の境界は、ほぼ隙間無く密接した状態で並べられているが、製造上の誤差等によって、例えば、１０分の数ミリメートル程度のすき間が生じることもある。
アップリンク情報ＵＬ１の受光面３２に対する照射サイズは、例えば、直径約１ｍｍ程度の円形となるように設定されている。よって、前記すき間が生じたとしても、互いに隣接する素子面４１の境界にアップリンク情報ＵＬ１のスポット光Ｓが照射された場合、必ず、どちらかの光位置検出素子４０によって当該スポット光Ｓは受光される。

本実施形態の位置特定部７ａは、互いに隣接する素子面４１の境界にアップリンク情報ＵＬ１のスポット光Ｓが照射された場合、互いに隣接する光位置検出素子４０それぞれが出力する信号の電流レベルに基づいて、スポット光Ｓの境界を基準としたｙ方向の位置を特定することができる。これにより、ｙ方向における車載機２の送信位置を詳細に特定することができる。

図７（ａ）は、スポット光を受光したときの受光面３２の一部拡大図である。光位置検出素子４０は、光量に比例して電荷を発生する。よって、例えば、図７（ａ）中、ほぼ円形のスポット光Ｓ１が、その中心がほぼ第１光位置検出素子４０ａと、第２光位置検出素子４０ｂとの境界Ｋに一致するように照射されている場合、両光位置検出素子４０ａ，４０ｂは、ともに同じ面積で、スポット光Ｓ１を受光するため、その光量は、両光位置検出素子４０ａ，４０ｂでほぼ同じとなる。よって、この場合、両光位置検出素子４０ａ，４０ｂは、同程度の電流レベルで信号を出力する。

一方、図７（ａ）中、スポット光Ｓ２のように、両光位置検出素子４０ａ，４０ｂに照射されているが、第１光位置検出素子４０ａの方に偏っている場合、第１光位置検出素子４０ａは、受光面積が第２光位置検出素子４０ｂよりも大きい。よって、第１光位置検出素子４０ａの出力電流レベルは、第２光位置検出素子４０ｂよりも、その受光面積の差に応じて大きくなる。
そこで、位置特定部７ａは、互いに隣接する一対の光位置検出素子で同程度の出力電流レベルで受光が検出されたとき、アップリンク情報ＵＬ１の受光位置がこれら一対の光位置検出素子の境界であると特定する。また、一対の光位置検出素子の出力電流レベルが異なる場合、位置特定部７ａは、その差異又は比率に応じて境界Ｋに対するオフセット量Ｏを求め、ｙ方向の受光位置を特定する。

上述の受信位置の特定方法は、スポット光Ｓの中心が、互いに隣接する一対の光位置検出素子で受光が検出されるｙ方向の範囲Ｊ１に位置する場合に行うことができる。
位置特定部７ａは、受光面３２上の境界Ｋ、及び範囲Ｊ１に対応する道路Ｒ上の位置及び範囲を記憶しておく。位置特定部７ａは、各光位置検出素子４０の出力電流レベルに応じて、受光面３２上の受光位置、及びこれに対応する道路Ｒ上の車載機２による送信位置を特定する。
なお、スポット光Ｓの中心が、単一の光位置検出素子４０のみによって受光されるｙ方向の範囲Ｊ２に位置する場合、上記方法は用いることができない。もっともこの場合、スポット光Ｓのｙ方向の位置については、当該スポット光Ｓの中心が、少なくとも範囲Ｊ２に存在している範囲に位置していると認識することはできる。

また、図７（ａ）に示すように、スポット光Ｓ１，Ｓ２が両光位置検出素子４０ａ，４０ｂの境界Ｋにまたがって照射されている場合、ｘ方向について、両光位置検出素子４０ａ，４０ｂは、共にほぼ同じ受光位置であると検出する。スポット光Ｓ１，Ｓ２がほぼ円形であるため、スポット光Ｓ１，Ｓ２が境界Ｋにまたがって照射されたとしても、ｘ方向についてはスポットの中心に対して対称となるからである。

アップリンク情報ＵＬ１は、所定のデータ量を有しており、所定のデータ量を送信するために例えば、数ｍｓが必要である。また、受光部３０側では、アップリンク情報ＵＬ１を取得するためのサンプリング周期として、２００〜３００μｓに設定されている。よって、受光部３０は、アップリンク情報ＵＬ１の受光を開始してから終了するまでに、数ｍｓの受光期間を要し、その間に数回〜数１０回程度サンプリングを行う。
つまり、上記受光期間とは、アップリンク情報ＵＬ１の受光を検出してから受光完了に必要な期間であり、受光部３０がアップリンク情報ＵＬ１のサンプリングを開始してから終了するまでの期間である。

車両２０は、受光期間の間も走行を続けているため、受光面３２に照射、受光されることで前記受光期間の間に複数回サンプリングされるアップリンク情報ＵＬ１によるスポット光は、各サンプリング時毎に、道路Ｒの進行方向（ｘ方向）にずれることがある。また、車両２０が斜行することで道路Ｒの幅方向（ｙ方向）にずれることもある。よって、受光部３０は、一の光位置検出素子４０によって受光を開始してから、上記受光期間の間に、この一の光位置検出素子４０に隣接する他の光位置検出素子４０で受光が検出されることがある。
このため、位置特定部７ａは、一の光位置検出素子４０によって受光を検出してから、上記受光期間の間に、一の光位置検出素子４０、及び当該一の光位置検出素子４０に隣接する他の光位置検出素子４０で受光が検出された場合、両光位置検出素子４０で検出された受光は、一つのアップリンク情報ＵＬ１を受光したと判断して車載機２の位置標定を行う。

図７（ｂ）は、サンプリング毎の受光位置にずれが生じたスポット光を受光したときの受光面の一部拡大図である。図７（ｂ）中のスポット光Ｓ３は、第２光位置検出素子４０ｂが受光を開始してから、上記受光期間の間に車両２０が走行することによって、サンプリング毎のスポット光Ｓ３の受光位置が紙面左斜め上方向に重なるように、ｘ方向及びｙ方向にずれており、スポット光Ｓ３全体として、第１光位置検出素子４０ａと、第２光位置検出素子４０ｂとの間の境界Ｋにまたがっている。

このように、最初に受光したスポット光の受光位置から、複数のスポット光の受光位置が少しずつずれて連なっている場合、位置特定部７ａは、これら複数の受光位置が一つのアップリンク情報ＵＬ１の受光を検出したものとみなして、アップリンク情報ＵＬ１の受光位置を特定する。
位置特定部７ａは、サンプリング毎の各スポット光Ｓ３の受光位置について、上記図７（ａ）で示した処理と同様の処理を行う。つまり、位置特定部７ａは、第１光位置検出素子４０ａのみでサンプリングされたときのアップリンクを示すスポット光Ｓ３を、第１光位置検出素子４０ａのみで受光したと認識し、上述の方法によって、当該スポット光Ｓ３としてのｘ方向及びｙ方向の受光位置を特定する。
また、位置特定部７ａは、サンプリングされたときのスポット光Ｓ３が両光位置検出素子４０ａ，４０ｂに亘っている場合も、上述の方法によって、ｘ方向及びｙ方向の受光位置を特定する。
位置特定部７ａは、サンプリング毎に特定した複数の受光位置に基づいて、アップリンク情報ＵＬ１としての受光面３２上の受光位置を特定する。位置特定部７ａは、アップリンク情報ＵＬ１としての受光面３２上の受光位置を特定するために、サンプリング毎に特定した複数の受光位置の内、例えば最後のサンプリングで検出された受光位置等いずれか一つをアップリンク情報ＵＬ１の受光位置と特定してもよいし、各方向の座標値の平均値をアップリンク情報ＵＬ１の受光位置としてもよい。

このようにして、所定の受光期間の間に互いに隣接する両光位置検出素子４０ａ，４０ｂが共にアップリンク情報ＵＬ１を受光した場合にも、位置特定部７ａは、ｘ方向については、光位置検出素子４０による位置検出、ｙ方向については、互いに隣接する両光位置検出素子４０ａ，４０ｂそれぞれの出力電流レベルによって、適切に受光面３２内における受光位置を特定することができる。

なお、上記受光期間としては、アップリンク情報ＵＬ１のデータサイズにもよるが、例えば、３ｍｓに設定される。
また、一の光位置検出素子４０によって受光が検出されてから、上記受光期間よりも長い期間の後、当該一の光位置検出素子４０、又は一の光位置検出素子４０に隣接する光位置検出素子４０で受光が検出された場合、位置特定部７ａは、両光位置検出素子４０で検出された受光が、一つのアップリンク情報ＵＬ１によるものではないと判断して、一方の光位置検出素子４０によって検出された受光位置に関する情報については、車載機２の位置標定に用いることなく破棄する。

一の光位置検出素子４０によって受光が検出されてから、上記受光期間よりも長い期間の後、一又は他の光位置検出素子４０で受光が検出された場合、一の光位置検出素子４０による受光は、外部から照射された反射光等のノイズを検出した可能性が高く、このような場合に車載機２の位置標定を行えば、当該位置標定の精度を低下させるおそれがある。
よって、この場合、上記のように、一方の光位置検出素子４０が検出した受光位置を破棄することで、ノイズの可能性が高い検出結果が、位置標定に反映されるのを抑制でき、位置標定の精度を高めることができる。

以上のように、位置特定部７ａは、上記受光期間の間に検出される一群の受光位置以外の受光位置に関する情報は、ノイズとして破棄する。一方、位置特定部７ａは、上記受光期間の間に検出される一群の受光位置については、一つのアップリンク情報ＵＬ１に基づいた受光と判断し、前記一群の受光位置に基づいて、アップリンク情報ＵＬ１の受光面３２内における受光位置を特定し、車載機２の位置標定を行う。

また、互いに隣接する光位置検出素子４０の内、一方の光位置検出素子４０によってアップリンク情報ＵＬ１の受光が検出されてから、上記受光期間の間に、他方の光位置検出素子４０で受光が検出されたとしても、両光位置検出素子４０それぞれが検出するスポット光のｘ方向における受光位置が互いに所定の閾値以上離れている場合、位置特定部７ａは、他方の光位置検出素子４０が検出した受光位置以外の受光位置に基づいて、受光面３２内におけるアップリンク情報ＵＬ１の受光位置の特定する。

図８（ａ）は、アップリンク情報ＵＬ１によるスポット光Ｓ４が第１光位置検出素子４０ａに受光されてから、上記受光期間の間に第２光位置検出素子４０ｂによってスポット光Ｓ５が受光された場合を示している。この場合、スポット光Ｓ４及びＳ５のｘ方向における受光位置の差Ｍが、互いに極端に離れているときは、たとえ、互いに隣接している光位置検出素子４０ａ，４０ｂで受光が検出されたとしても、第２光位置検出素子４０ｂで検出された受光は、外部から照射された反射光等のノイズを検出した可能性が高い。

このため、図８（ａ）のように、アップリンク情報ＵＬ１によるスポット光Ｓ４が受光されてから、受光期間（複数回のサンプリングを実行している期間）の間に、スポット光Ｓ５が受光されたとすると、位置特定部７ａは、第２光位置検出素子４０ｂによって検出された極端に離れた位置にあるスポット光Ｓ５の受光位置については、アップリンク情報ＵＬ１の受光位置の特定に用いず、この受光位置以外で前記受光期間の間に検出された受光位置に基づいて、アップリンク情報ＵＬ１の受光面３２上の受光位置を特定する。
この結果、ノイズの可能性が高い検出結果が、位置標定に反映されるのを抑制でき、位置標定の精度を高めることができる。
なお、上記所定の第１の閾値は、上記受光期間の間に車両２０の進行に伴って、スポット光Ｓが受光面３２上を移動する可能性のある移動量よりも大きく設定されるものであり、ノイズに起因するものと判断しうる値に設定される。

図８（ｂ）は、アップリンク情報ＵＬ１によるスポット光Ｓ６が第１光位置検出素子４０ａに受光されてから受光期間の間に、第３光位置検出素子４０ｃによってスポット光Ｓ７が受光された場合を示している。
図８（ｂ）に示すように、第１光位置検出素子４０ａによってアップリンク情報ＵＬ１の受光が検出されてから、上記受光期間の間に、第１光位置検出素子４０ａと隣接していない光位置検出素子である第３光位置検出素子４０ｃで受光が検出されたとしても、位置特定部７ａは、第３光位置検出素子４０ｃによって検出された受光位置については、アップリンク情報ＵＬ１の受光位置の特定に用いず、この受光位置以外で前記受光期間の間に検出された受光位置に基づいて、アップリンク情報ＵＬ１の受光面３２上の受光位置を特定する。

図８（ｂ）に示すように、第１光位置検出素子４０ａによってスポット光Ｓ６が受光され、その受光期間の間に、第３光位置検出素子４０ｃによってスポット光Ｓ７の受光が検出されたとき、スポット光Ｓ７は、外部から照射された反射光等のノイズを検出した可能性が高い。

このため、位置特定部７ａは、第３光位置検出素子４０ｃによって検出されたスポット光Ｓ７に関する受光位置については、アップリンク情報ＵＬ１の受光位置の特定に用いず、この受光位置以外で前記受光期間の間に検出された受光位置に基づいて、アップリンク情報ＵＬ１の受光面３２上の受光位置を特定する。
この結果、ノイズの可能性が高い検出結果が、位置標定に反映されるのを抑制でき、位置標定の精度を高めることができる。

なお、位置特定部７ａは、図７（ａ）（ｂ）に示すような場合、各光位置検出素子４０による受光が一つのアップリンク情報ＵＬ１によるものではないと判断して受光面３２内におけるアップリンク情報ＵＬ１の受光位置の特定を中止し、車載機２の位置標定を中止してもよい。

〔効果について〕
上記のように構成された光ビーコン４によれば、受光部３０が、光位置検出素子４０を複数並べて構成されているので、受光部３０全体を一つの光位置検出素子４０で構成する場合と比較して、単一の光位置検出素子４０の素子面４１の面積を相対的に小さくすることができる。光位置検出素子４０は、素子面４１の面積が小さくなると、相対的に検出の応答速度が高くなる特性を有している。したがって、素子面４１の面積を相対的に小さくすることで、光位置検出素子４０の位置検出の応答速度を高速化でき、アップリンクの実質的な通信速度の高速化を図ることができる。
また、光位置検出素子４０は、その素子面４１内で受光したアップリンク情報ＵＬ１の受光位置を検出できるので、受光面３２によってアップリンク情報ＵＬ１が受光可能な道路Ｒ上のアップリンク領域ＵＡ内における、道路Ｒの進行方向、及び幅方向への車載機２の位置標定が可能となる。

また、本実施形態の各光位置検出素子４０は、長辺側の縁部には出力電極が設けられておらず、アップリンク情報ＵＬ１の受光位置について、所定の１次元方向としてのｘ方向の位置のみを検出するように構成されているので、
例えば、２次元方向の位置を検出可能なものと比較して光位置検出素子の構造が簡易になり、光位置検出素子４０の位置検出に関して必要な処理量を減らすことができ、光位置検出素子４０の位置検出の応答速度をより高めることができる。この結果、２次元方向の位置を検出可能な光位置検出素子を用いた場合よりも、アップリンクの実質的な通信速度をより高めることができるとともに、位置検出に要する時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、各光位置検出素子４０は、素子面４１内においてアップリンク情報ＵＬ１の受光位置が検出可能な所定の１次元方向に沿う長辺を、道路Ｒの進行方向に沿って配置されているので、道路Ｒの進行方向におけるアップリンク情報ＵＬ１の受光位置を詳細に検出でき、道路Ｒの進行方向に対して、より精度よく位置標定することができる。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、素子面４１内においてアップリンク情報ＵＬ１の受光位置が検出可能な所定の１次元方向に沿う長辺を、道路Ｒの進行方向に沿って配置した場合を示したが、所定の１次元方向に沿う長辺が道路Ｒの幅方向に沿うように、光位置検出素子４０を配置することもできる。この場合、図９に示すように、道路Ｒ上のアップリンク領域ＵＡを構成する第１〜第４領域ｕａ１〜ｕａ４は、道路Ｒの幅方向全域に亘って延びるように設定される。

この構成では、道路Ｒの幅方向に対して、位置標定を実行する範囲を制限することが容易となる。すなわち、図９の場合、道路Ｒの幅に応じて、第１〜第４領域ｕａ１〜ｕａ４それぞれの道路Ｒの幅方向両端におけるアップリンク領域ＵＡの大きさを実質的に調整することができる。よって、光ビーコン４を道路Ｒに設置する際に、アップリンク領域ＵＡの道路Ｒの幅に応じた調整が容易となる。

また、図９で示したように、受光位置が検出可能な所定の１次元方向に沿う長辺が道路Ｒの幅方向に沿うように、光位置検出素子４０を配置した場合において、受光部３０がアップリンク情報ＵＬ１の受光を検出してから受光完了に必要な受光期間の間に、受光面３２内において各光位置検出素子４０が検出した受光位置が道路Ｒの幅方向（ｙ方向）に、極端にずれた場合、受光部３０は、ノイズを受光している可能性が高い。よって、所定の第２の閾値以上に、各光位置検出素子４０が検出した受光位置に道路Ｒの幅方向のずれが生じた場合、位置特定部７ａは、前記所定の第２の閾値以上にずれた位置として検出された受光位置以外の位置情報に基づいて前記受光位置を特定することが好ましく、この場合も、ノイズの可能性が高い検出結果が、位置標定に反映されるのを抑制でき、位置標定の精度を高めることができる。
なお、上記所定の第２の閾値は、上記受光期間の間に車両２０が斜行したときに伴って、スポット光Ｓが道路Ｒの幅方向にずれる可能性のある移動量よりも大きく設定されるものであり、ノイズに起因するものと判断しうる値に設定される。

また上記実施形態では、４つの光位置検出素子４０ａ〜４０ｄの素子面４１によって、受光面３２を構成したが、少なくとも２つの光位置検出素子４０によって構成することもできる。また、５つ以上の光位置検出素子４０を用いて受光面３２を構成することもできる。より多数の光位置検出素子４０を用いれば、受光位置が検出可能な所定の１次元方向に直交する方向についての受光位置の検出精度をより高めることができる。

図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る路車間通信システムの受光部の構成を示す図である。本実施形態は、４つの光位置検出素子４０ａ〜４０ｄが、光信号の受光位置を２次元方向に検出することができる点で、上記実施形態と相違している。

図１０の受光部３０が有する各光位置検出素子４０は、ｘ方向における受光位置を検出するための出力電極４２，４３の他、ｙ方向における受光位置を検出するための出力電極４５，４６を長辺側の端部に備えている。各光位置検出素子４０の出力電極は、制御部５０に接続されており、素子面４１での受光に応じた出力を制御部５０に与える。なお、図１０では、紙面右端の光位置検出素子４０の出力電極のみ制御部５０と接続されているように表されているが、他の光位置検出素子４０も同様に接続されている。
各光位置検出素子４０は、これら出力電極４２，４３，４５，４６によって、素子面４１内における光信号を受光した受光位置について、ｘ方向及びｙ方向の２次元で検出することができる。

本実施形態によれば、各光位置検出素子４０がアップリンク情報ＵＬ１の受光位置をｘ方向及びｙ方向の２次元方向に検出することができるので、受光面３２上の受光位置をより詳細に検出することができる。
また、例えば、上記２次元方向に検出可能な光位置検出素子４０であれば、単一の素子で受光面３２を構成することも可能であるが、本実施形態のように、４つの光位置検出素子４０を４つ並べて受光面３２を構成したので、単一の光位置検出素子４０で構成した場合と比較して、各光位置検出素子４０の素子面４１の面積を相対的に小さくすることができる。よって、たとえ２次元方向に検出可能な光位置検出素子４０を用いたとしても、上述のように、光位置検出素子４０の位置検出の応答速度を高速化でき、アップリンクの実質的な通信速度の高速化を図ることができる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１交通管制システム
２車載機
４光ビーコン
７ビーコン制御機
７ａ位置特定部
１１光受信部
２０車両
３０受光部
４０ａ〜４０ｄ光位置検出素子

Claims

車両の車載機の道路上の位置を特定する光ビーコンであって、
前記車載機からのアップリンク光を受光する受光部と、
前記受光部における前記車載機からのアップリンク光の受光位置に基づいて、前記アップリンク光が前記車載機によって送信されたときの当該車載機の道路上の位置を特定する位置特定部と、を備え、
前記受光部は、前記アップリンク光の受光位置を検出可能な光位置検出素子を複数並べて構成されていることを特徴とする光ビーコン。
前記複数の光位置検出素子は、前記アップリンク光の受光位置について当該素子上における所定の１次元方向の位置のみを検出する請求項１に記載の光ビーコン。
前記複数の光位置検出素子は、長辺が前記所定の１次元方向に沿っているとともに矩形状の前記受光部の一辺とほぼ同一寸法とされた長方形状であり、その長辺同士を互いに密接させた状態で前記所定の１次元方向と直交する方向に並べて配置されている請求項２に記載の光ビーコン。
前記複数の光位置検出素子は、前記所定の１次元方向が前記道路の進行方向に沿うように配置されている請求項３に記載の光ビーコン。
前記複数の光位置検出素子は、前記所定の１次元方向が前記道路の幅方向に沿うように配置されている請求項３に記載の光ビーコン。
前記位置特定部は、前記複数の光位置検出素子の内、一の光位置検出素子が前記アップリンク光の受光を検出してから所定の期間の間に、前記一の光位置検出素子に隣接する他の光位置検出素子で受光が検出されたとき、前記一及び他の光位置検出素子それぞれが検出する受光位置に基づいて前記受光部における受光位置を特定する請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ビーコン。
前記位置特定部は、前記一及び他の光位置検出素子それぞれが検出する受光位置と、その検出時の受光レベルとに基づいて前記受光部における受光位置を特定する請求項６に記載の光ビーコン。
前記位置特定部は、前記一及び他の光位置検出素子それぞれが検出する受光位置が、互いに所定の第１の閾値以上離れている場合、前記受光部における受光位置の特定を中止する、又は、前記他の光位置検出素子が検出した前記所定の第１の閾値以上離れている受光位置以外の位置情報に基づいて前記受光位置を特定する請求項６又は７に記載の光ビーコン。
前記位置特定部は、前記複数の光位置検出素子の内、一の光位置検出素子が前記アップリンク光の受光を検出してから所定の期間の間に、前記一の光位置検出素子に隣接していない光位置検出素子で受光が検出されたとき、前記受光部における受光位置の特定を中止する、又は、前記一の光位置検出素子に隣接していない光位置検出素子が検出した受光位置以外の位置情報に基づいて前記受光位置を特定する請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ビーコン。
前記位置特定部は、前記受光部が前記アップリンク光の受光を検出してから所定の期間の間に、前記受光部において前記複数の光位置検出素子が検出した受光位置が道路の幅方向に所定の第２の閾値以上にずれた場合、前記受光部における受光位置の特定を中止する、又は、前記所定の第２の閾値以上にずれた位置として検出された受光位置以外の位置情報に基づいて前記受光位置を特定する請求項４〜９のいずれか一項に記載の光ビーコン。
前記光位置検出素子は、当該光位置検出素子の素子面において対向する一対の端縁に沿ってそれぞれ設けられるとともに前記アップリンク光を受光したときに生じる電気信号を出力する一対の出力電極を有し、前記一対の出力電極それぞれが出力する電気信号に基づいて、前記素子面における前記アップリンク光を受光したときの受光位置を、前記一対の端縁間の位置として特定する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光ビーコン。
請求項１に記載の光ビーコンと、前記光ビーコンとアップリンク光による無線通信を行う車載機と、を備えていることを特徴とする路車間通信システム。